編者按：2006年2月26日，由科技部、國家質檢總局、國家標準委等相關部門共同組織實施的“十五”“要技術標準研究”重大科技專項順利通過驗收。

    國家標準委高新技術部對此次專項中涉及高新技術領域的課題進行了驗收。這些專項課題的研究，大力引導自主創(chuàng)新，積極探索標準研制機制的創(chuàng)新以及運用技術標準維護國家利益的途徑，確立了我國在相關產業(yè)技術領域發(fā)展的主動權，推動了我國產業(yè)結構的優(yōu)化調整，帶動了企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提高。

    2005年11月，國家科技部重要技術標準研究課題《工業(yè)控制網絡及工業(yè)自動化功能安全標準研究》經過驗收專家組的評審，順利通過驗收。

    本課題研究側重于工程實際應用，制定完成了16項我國工業(yè)自動化控制領域目前沒有卻又急需的標準，并在國際標準化工作中取得突破。課題的成果對促進我國自主知識產權技術的產業(yè)化具有十分重要的現實意義。

    一、課題的主要研究內容

    本課題旨在建立一套我國自主知識產權的現場總線通信協議及其相關的功能安全標準：完成適合我國工業(yè)技術企業(yè)開發(fā)應用的幾種現場總線通信標準協議的轉化工作，最終形成我國工業(yè)控制網絡及工業(yè)自動化功能安全標準體系。主要研究內容包括：現場總線技術評價研究、功能安全標準研究、實時以太網通信協議研究、通信行規(guī)研究等。

    1．現場總線技術評價研究

    課題組在深入調查和分析了目前國內外流行的二十多種現場總線技術的基礎上，完成了《現場總線國際標準研究分析報告》。研究報告是目前國內現場總線領域研究范圍最廣的技術報告，對19種總線作了較全面的分析和研究，其中給出的建模方法可供用戶計算給定條件總線網絡的延遲時間等參數，有實際的應用價值：給出的評價總線質量特性的十六個方面，為評價整個總線系統(tǒng)提供了理論依據和前提：參數比較研究是國內首次對多種總線進行的并行式技術比較，可作為用戶選型的依據，也可作為科研院所和大專院校的研究參考。

    2．功能安全標準研究

    系統(tǒng)功能安全是保障工業(yè)自動化網絡正常運行的基礎，如何有效地保證系統(tǒng)的各個部件在整體安全生命周期中可靠工作，是目前工業(yè)自動化領域面臨的新課題。課題組以IEC61508《電氣/電子/可編程系統(tǒng)的安全要求》系列標準為基礎，針對自動化控制系統(tǒng)“全安全生命周期”的設計、軟件組態(tài)、供電、通信一致性、設備問的可互操作性，以及系統(tǒng)在集成時元器件、控制設備的選取，用戶在購買、安裝、維護等方面的安全保證要求進行了深入研究。該項研究提出了針對應用于工業(yè)領域的控制系統(tǒng)在新系統(tǒng)設計、組態(tài)時，就進行有效的安全設計的思路，同時為用戶提供了在簽訂系統(tǒng)購買、安裝、維護、配件更換等方面合同時可依據的安全保證標準，有效地保證了控制系統(tǒng)在“全安全生命周期”內可靠運行。該研究填補了我國在功能安全領域的研究空白。

    3．實時以太網通信協議研究

    制定我國自主知識產權的實時以太網國際標準(EPA)是本課題的主要研究內容。課題承擔單位：機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經濟研究所和全國工業(yè)過程測量和控制標準化技術委員會，發(fā)揮各方面的力量，歷時兩年時間，進行了大量的工作，前后4次召集委員會專家對EPA國家標準提出修改意見和建議，組織專家9次參加IEC國際標準起草工作組會議，并積極聯絡困際標準組織和相關跨國公司爭取國際支持。

    在國家標準委和國家科技部的大力支持下，經過我們大量的前期組織和準備工作，終于取得成功。2005年2月26曰．我國自主研發(fā)的實時以太網EPA通信協議Realtime Ethernet EPA  (Ethernet forPlantAutomation)順利通過IEC各國家委員會的投票，正式成為IEC的PAS文件IEC/PAS62409：2005，投票支持率為95.8％。

    EPA通信協議成為IEC的PAS文件標志著我國在自動化技術領域擁有了國際認可的自主核心技術，為我國自動化產品進入國際市場提供了先決條件。同時也為EPA通信協議進入國際標準IEC61158打下了良好基礎。通過國際標準的帶動和EPA技術自身的發(fā)展優(yōu)勢，國內外對EPA控制系統(tǒng)的關注程度都達到了一個新的高潮，EPA產品的開發(fā)和應用勢頭在國內呈現快速發(fā)展的趨勢。以EPA帶動民族產業(yè)的發(fā)展，提升我國自控系統(tǒng)高端產品的整體技術水平，成為我們面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

    4．通信行規(guī)研究

    課題組在現場總線技術評價研究的基礎上，選擇了目前國內外流行的三種現場總線技術：INTERBUS、CC—LINK和MODBUS進行重點研究，并將這三種技術的通信協議轉化為我國標準。先進總線通信行規(guī)標準的制定對指導國內工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)生產企業(yè)的產品開發(fā)、促使國內產品盡快提高技術檔次、適應市場取得應有的市場份額具有現實的指導意義，同時還有利于國內企業(yè)整合資源、減少重復性投資、減少技術投入風險。

    二、課題執(zhí)行情況綜述

    根據專項課題合阿規(guī)定的內容和指標，“工業(yè)控制網絡及工業(yè)自動化功能安全標準研究”課題組按照預期目標完成了全部課題任務，并取得了國際標準化工作的突破。

    1．解決的關鍵技術

    通過項目研究，主要解決的關鍵技術有：

    ——達到國際先進水平的EPA通信協議，包括：獨特的確定性調度方案、功能塊技術和簡便易行的實現方案等；

    ——功能安全研究，“全安全生命周期”內對系統(tǒng)進行有效的安全保證，對于網絡化的控制系統(tǒng)，控制功能分散化后，系統(tǒng)在設計、軟件組態(tài)、供電、通信一致性、設備間的可互操作性，以及系統(tǒng)在集成時元器件、控制設備的選取等：

    ——通信行規(guī)研究，包括：CC-LINK規(guī)范、INTER-BUS規(guī)范和MODBUS規(guī)范等；

    ——現場總線技術評價，包括：物理層規(guī)范、數據鏈路層服務定義、數據鏈路層協議規(guī)范、應用層服務定義、應用層協議規(guī)范、網絡管理、設備描述、站管理、對象庫、電子化數據表、用戶規(guī)范等。

    2．取得的重大科技成果

    ——我國自主知識產權的國際標準IEC/PAS62409：2005〈RealtimeEther。netEPA(EthernetforPlantAutomation)》：

    ——((現場總線國際標準研究分析報告》。

    3．整體水平及配套性等情況

    本課題的研究成果——基于我國自主知識產權的EPA工業(yè)通信協議，設計思想面向工程實際應用，模型設計與OSI和FCS一致，標準方案參考了FF、INTERBUS、PROFIBUs等多種協議模型，有利于與將來修訂的IEC61158國際標準協調。EPA工業(yè)通信協議、MODBUS協議、INTERBUS協議、CC-LINK協議和功能安全標準構成了我國工業(yè)過程測量和控制標準體系的重要支撐。本課題成果整體上達到國際先進水平。課題成果與國家工業(yè)自動化控制標準體系配套互補，為全社會信息共享提供了重要基礎。

    三、課題成果的作用和影響

    通過本課題的研究，建立了一套我國自主知識產權的基于以太網的工業(yè)通信協議及其相關的功能安全標準。本課題的研究成果：國際標準、國家標準和行業(yè)標準已納入到整個國家標準運行機制中去，成為相關各行業(yè)共享的技術成果、公共規(guī)范和法規(guī)。

    本課題立項時就制定了合理和嚴格的成果共享機制，本著“開放、共享、競爭”的原則，按照課題共享、成果共享和資源共享的形式，不僅對技術信息資料實行全社會共享，而且對科學儀器、測試平臺等科研設施實行社會共享、對外開放。

    依據課題的共享方案，本課題的研究成果對行業(yè)發(fā)展和科技進步起到了卓有成效的推動作用。

    (1)我國自主知識產權技術EPA成功進入國際標準，在自動化領域引起了極大轟動，借助這一轟動效應，課題承擔單位一方面通過標準宣貫的形式，宣傳EPA技術的開放性和先進性，促進EPA技術向產業(yè)化發(fā)展：另一方面以標準化為手段，規(guī)范EPA產品的設計和開發(fā)，促進了EPA技術實現全社會共享，爭取更廣泛的支持。通過這兩方面的努力，EPA技術不斷完善、開發(fā)商迅速增長、應用工程趨于多樣化。

    (2)課題研究成果——《INTERBUS規(guī)范》、((MODBUS協議》等現場總線標準的出版，是對成熟技術的社會認可。課題承擔單位利用標準宣貫的形式，組織了三次大規(guī)模的技術推介活動，邀請各相關領域的專家和用戶參與，與國際專家進行面對面的交流，有利地促進了國內自動化應用領域采用國際先進技術，促進了行業(yè)技術進步。

    (3)課題承擔單位以原有設備資源為基礎，借助課題研究成果，逐步建成了國內技術最先進、技術種類最多、通信測試最全面的現場總線演示實驗室，可進行互操作性、一致性、互通性和性能測試，具備新產品開發(fā)、人員培訓和技術服務能力。目前，該實驗室已投入試運行，并已無償向多家企業(yè)提供了互通性測試服務，隨著課題研究工作的不斷推進，測試實驗室的功能將逐漸完善，最終將建設成為一個非贏利性、全社會共享的測試實驗室。

    課題承擔單位按照成果共享機制，以標準化為手段，有力、有序地促進了科技成果的全社會共享。通過本課題成果的推廣應用，最大限度地避免了先進自動化產品的重復設計，既節(jié)省了人力、財力和時間，又大力推動了各參加單位的規(guī)范化、標準化，加速了信息共享的進程。

    總之，本課題取得的主要是公益性的社會效益，其成果的應用前景十分廣闊。